共役系高分子簿膜電極のキャリア注入による三次非線形光学効果の増強

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電子が一次元に閉じ込められた特殊な電子構造を持つ共役系高分子を用い、光や電気により励起子やポーラロン等の素励起を生成させ、光学物性を極限時空間で行うことを目的とした。具体的には以下の点について検討した。(1)励起状態非線型光学:共役系高分子であるポリアルキルチオフェンの固体簿膜を分子線蒸着法やスピンコート法により基板上に作成し、フェムト秒光パルス励起により三次非線型光学効果の増強について検討した。空気下で重合した共役長の短いポリマー(ユニット数10以下)では光パルス励起により縮退四光波混合強度が大きく増強するのに対し、脱気化で重合した共役長の長いポィマ-(ユニット数200程度)では光り励起により変化は見られなかった。以上の結果は、共役系高分子の一次元鎖の構造(有効共役長)が励起状態における光非線形性に大きな影響を及ぼすことを示しており非線形性の光励起増強係数が有効共役長に依存する"量子サイズ効果"を始めて観測することができた。(2)共役系高分子のフエムト秒ナノメートル光機能:超高速光パルス技術とナノテクノロジーを融合させた"フェムト秒近接場光学顕微鏡"の開発と有機量子構造の局所非線形分光を目的としてナノメートルの空間分解能を持つ近接場光学顕微鏡を制作した。シアフォースの光学的検出により試料とプローブチップの距離制御を行った。標準サンプルの測定から空間分解能は、50nm程度であることを確認した。